[00140440]铜冶炼污酸沉淀处理过程砷实时监测技术及设备

铜火法冶炼产生的污酸总量大（1500万m3/年）,重金属浓度高（砷离子高达20000mg/L）,赋存状态复杂多变（As3+、As5+、AsO33-、AsO43- ）,浓度跨度大（高低离子相差20000多倍 ）,环境风险极高。我国铜冶炼污酸沉淀处理技术不断进步,直接使用硫化氢技术的发明是一个长足进展。目前国内外分析方法均只能测定污酸中的总砷,无法分析含砷物种（As3+、As5+、AsO33-、AsO43-）的真实价态和形态,而沉淀处理过程各工段化学反应机理、物种形态、处理浓度均不相同,企业难以根据各工段物种和浓度精准确定药剂添加量,导致生产现场有毒气体浓度高或危废产生量大。同时,广泛采用的电感耦合等离子体发射光谱/质谱法、原子荧光光谱法、国标化学分光光度法等方法,离线和在线均需对样品进行预处理,耗时长且二次污染风险明显;采用氧化还原电位仪的,测定结果不准确,运行成本大。因此,研发能够原价态原形态原相态实时测定铜冶炼污酸砷的具体物种及其浓度的先进监测仪器,是企业清洁生产、污染物源头控制和控制成本、达标排放的迫切需要。 项目取得以下成果：1) 创新铜冶炼污酸含砷污染物的分析化学原理方法,破解了现有方法不能测定企业污酸处理过程中As3+、As5+、AsO33-、AsO43-的真实赋存状态及其浓度的难题;2) 研发成功对污酸直接测定的光学结构和关键光学器件系统,破解了对As3+、As5+、AsO33-、AsO43-浓度快速准确测定难题;3)研发成功世界上首台铜冶炼污酸As3+、As5+、AsO33-、AsO43-原价态原形态原相态光谱直测仪器,测定相对误差小于10%（国家标准是15%）,测定时间小于10秒,对提升企业清洁生产和污染物源头控制水平具有明显的实际作用。已在南国铜业50万m3/年、白银铜业25万m3/年、赤峰云铜28万m3/年污酸处理生产线得到成功应用。申请国家发明专利和软件著作6项,已授权4项。CMA资质单位第三监测结果表明：与传统人工相比,该仪器相对误差＜10%,监测时间＜10秒。项目成果明显超过国内外同类技术及设备,经济、社会及环境效益显著,破解了调控不同沉淀阶段投药量、保证出水砷浓度稳定达标的技术难题,可减少人工2/3,相比于传统方法,可增加效益9.70万元/万m3污酸,按照全行业铜冶炼污酸产量1500万m3/年推算,年经济效益将超亿元。 中国有色金属工业协会于2021年9月组织召开了“铜冶炼污酸沉淀处理过程砷实时监测技术及设备”科技成果评价会议,认为：本成果创新程度高、经济指标先进、技术难度和复杂程度高、重现性好成熟度高,综合评价结论为：该项目整体技术达国际领先水平,建议加快推广应用。 本成果可广泛推广应用于同类流程工业。通过进一步完善,形成具有我国自主知识产权的核心环保产品,支撑有色冶金、钢铁、石化等行业环境保护和清洁生产水平升和高质量发展。